一种硅MEMS高压压力传感器封装的制作方法

一种硅mems高压压力传感器封装技术领域1.本实用新型涉及硅mems高压压力传感器技术领域，具体涉及一种硅mems高压压力传感器封装。背景技术：2.基于硅mems(微机电系统)加工的压力传感器，其工艺兼容硅集成电路工艺，具有尺寸小、成本低，易于批量生产等优点，因此被广泛于汽车、消费电子、航空航天、工业控制等领域，然而，硅mems芯片很难应用于高压(大于5mpa)的环境中，这并非是因为硅mems芯片本身无法耐高压，而是受限于目前的封装方案。3.现有的硅mems高压压力传感器的封装方案会影响传感器的性能，例如申请号为201920793823.2提出了一种高可靠性传感器芯片和调理电路芯片一体化封装，在该方案中，mems芯片、调理电路芯片与基板之间通过环氧数值胶进行粘接，以实现机械连接；mems芯片、调理电路芯片与基板之间通过引线键合，以实现电气连接。在该方案中，感压面为mems芯片的背面，即不含电路的那一面，可以有效的保护用于键合的引线不受外界压力载荷的影响，提升传感器的可靠性。但是，常规使用的环氧树脂胶，其耐压能力小于5mpa，如果采用高耐压的环氧树脂胶，则会引入非常大的封装应力，降低传感器的性能。4.因此，发明一种硅mems高压压力传感器封装来解决上述问题很有必要。技术实现要素：5.本实用新型的目的是提供一种硅mems高压压力传感器封装，以解决技术中硅mems高压压力传感器的性能不稳定的问题。6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种硅mems高压压力传感器封装，包括陶瓷基板、玻璃层、高压mems芯片、一号金属垫、引线、二号金属垫、包封软胶和塑封外壳，所述陶瓷基板上设置有玻璃层，所述玻璃层上连接有高压mems芯片，所述高压mems芯片上设置有一号金属垫，所述一号金属垫上连接有引线，所述引线上连接有二号金属垫，所述二号金属垫设置在陶瓷基板上，所述高压mems芯片上设置有包封软胶，所述陶瓷基板上设置有塑封外壳，所述塑封外壳上开设有二号透气孔。7.优选的，所述陶瓷基板上开设有一号透气孔，所述一号透气孔为圆形通孔，位于在陶瓷基板的中央，即高压mems芯片的正下方。。8.优选的，所述玻璃层是利用玻璃浆料涂刷在陶瓷基板上之后进行烧结工艺形成的，玻璃层的热膨胀系数介于硅和氧化铝陶瓷的热膨胀系数之间。。9.优选的，所述高压mems芯片顶面连接有电路，且其设置有电路的一面与包封软胶之间采用点胶工艺连接。10.优选的，所述引线为金属线，且其材质为金或者铝，并且所述引线与一号金属垫和二号金属垫之间的连接为键合工艺。11.优选的，所述引线设置有多个，多个所述引线均连接一组一号金属垫和二号金属垫，所述一号金属垫和二号金属垫的位置相对应。12.优选的，所述包封软胶用于保护一号金属垫与引线不受外界环境的影响并将外界压力载荷通过包封软胶向高压mems芯片进行近似无损的传递。优选的，所述塑封外壳与陶瓷基板固定连接，且所述塑封外壳为树脂材料制成，并且其底面积与陶瓷基板的表面积相吻合。13.在上述技术方案中，本实用新型提供的技术效果和优点：14.通过采用玻璃烧结方案替代环氧树脂胶粘接方案，进行硅mems芯片与陶瓷基板之间的机械连接，一方面，玻璃的耐压能力较强，可以显著提升压力传感器的使用压力，另一方面，选择的玻璃材料，其热膨胀系数与硅、陶瓷相匹配，不会造成很高的封装应力；附图说明15.图1为本实用新型的整体结构示意图；16.图2为本实用新型一号透气孔的立体结构示意图；17.图3为本实用新型玻璃层的立体爆炸图；18.图4为本实用新型引线的立体结构示意图；19.图5为本实用新型包封软胶的立体爆炸图。20.附图标记说明：21.1、陶瓷基板；101、一号透气孔；2、玻璃层；3、高压mems芯片；4、一号金属垫；5、引线；6、二号金属垫；7、包封软胶；8、塑封外壳；9、二号透气孔。具体实施方式22.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。23.本实用新型提供了如图1-5所示的一种硅mems高压压力传感器封装，包括陶瓷基板1、玻璃层2、高压mems芯片3、一号金属垫4、引线5、二号金属垫6、包封软胶7和塑封外壳8，陶瓷基板1上设置有玻璃层2，玻璃层2上连接有高压mems芯片3，高压mems芯片3上设置有一号金属垫4，一号金属垫4上连接有引线5，引线5上连接有二号金属垫6，二号金属垫6设置在陶瓷基板1上，高压mems芯片3上设置有包封软胶7，陶瓷基板1上设置有塑封外壳8，塑封外壳8上开设有二号透气孔9。24.陶瓷基板1上开设有一号透气孔101，一号透气孔101为圆形通孔，位于在陶瓷基板1的中央，即高压mems芯片3的正下方，玻璃层2是利用玻璃浆料涂刷在陶瓷基板1上之后进行烧结工艺形成的，玻璃层2的热膨胀系数介于硅和氧化铝陶瓷的热膨胀系数之间。。25.高压mems芯片3顶面连接有电路，且其设置有电路的一面与包封软胶7之间采用点胶工艺连接，引线5为金属线，且其材质为金或者铝，并且引线5与一号金属垫4和二号金属垫6之间的连接为键合工艺。26.引线5设置有多个，多个引线5均连接一组一号金属垫4和二号金属垫6，一号金属垫4和二号金属垫6的位置相对应，包封软胶7用于保护一号金属垫4与引线5不受外界环境的影响，并将外界压力载荷通过包封软胶7向高压mems芯片3进行近似无损的传递，塑封外壳8与陶瓷基板1固定连接，且塑封外壳8为树脂材料制成，并且其底面积与陶瓷基板1的表面积相吻合。27.本实用工作原理：28.参照说明书附图1-5，在使用本装置时，首先将陶瓷基板1上利用丝网印刷的工艺将陶瓷基板1上印刷玻璃浆料，玻璃浆料的成分包括由多种氧化物组成的玻璃粉、溶剂、添加剂等，可以提供给修改配方来控制器粘度和固化温度以及热膨胀系数，将玻璃浆料印刷完成之后，需要对玻璃浆料进行第一次烧结，之后形成固态的玻璃层2；29.参照说明书附图1-5，在使用本装置时，在将高压mems芯片3置于玻璃层2上，进行二次烧结，将玻璃层2和高压mems芯片3以及陶瓷基板1之间粘结，在用引线5键合的方式，将引线5连接到一号金属垫4和二号金属垫6上，完成引线5键合的高压mems芯片3正面(包含电路的一面)进行点包封软胶7，包封软胶7的主要功能是保护高压mems芯片3正面以及引线5的结构不受外接环境中的水汽等影响；30.最后在陶瓷基板1上加装塑封外壳8，来保护高压mems芯片3和整个陶瓷基板1上的结构。技术特征：1.一种硅mems高压压力传感器封装，包括陶瓷基板(1)、玻璃层(2)、高压mems芯片(3)、一号金属垫(4)、引线(5)、二号金属垫(6)、包封软胶(7)和塑封外壳(8)，其特征在于：所述陶瓷基板(1)上设置有玻璃层(2)，所述玻璃层(2)上连接有高压mems芯片(3)，所述高压mems芯片(3)上设置有一号金属垫(4)，所述一号金属垫(4)上连接有引线(5)，所述引线(5)上连接有二号金属垫(6)，所述二号金属垫(6)设置在陶瓷基板(1)上，所述高压mems芯片(3)上设置有包封软胶(7)，所述陶瓷基板(1)上设置有塑封外壳(8)，所述塑封外壳(8)上开设有二号透气孔(9)。2.根据权利要求1所述的一种硅mems高压压力传感器封装，其特征在于：所述陶瓷基板(1)上开设有一号透气孔(101)，所述一号透气孔(101)为圆形通孔，位于在陶瓷基板(1)的中央，即高压mems芯片(3)的正下方。3.根据权利要求1所述的一种硅mems高压压力传感器封装，其特征在于：所述玻璃层(2)是利用玻璃浆料涂刷在陶瓷基板(1)上之后进行烧结工艺形成的，玻璃层(2)的热膨胀系数介于硅和氧化铝陶瓷的热膨胀系数之间。4.根据权利要求1所述的一种硅mems高压压力传感器封装，其特征在于：所述高压mems芯片(3)顶面连接有电路，且其设置有电路的一面与包封软胶(7)之间采用点胶工艺连接。5.根据权利要求1所述的一种硅mems高压压力传感器封装，其特征在于：所述引线(5)为金属线，且其材质为金或者铝，并且所述引线(5)与一号金属垫(4)和二号金属垫(6)之间的连接为键合工艺。6.根据权利要求5所述的一种硅mems高压压力传感器封装，其特征在于：所述引线(5)设置有多个，多个所述引线(5)均连接一组一号金属垫(4)和二号金属垫(6)，所述一号金属垫(4)和二号金属垫(6)的位置相对应。7.根据权利要求4所述的一种硅mems高压压力传感器封装，其特征在于：所述包封软胶(7)用于保护一号金属垫(4)与引线(5)不受外界环境的影响并将外界压力载荷通过包封软胶(7)向高压mems芯片(3)进行近似无损的传递。8.根据权利要求3所述的一种硅mems高压压力传感器封装，其特征在于：所述塑封外壳(8)与陶瓷基板(1)固定连接，且所述塑封外壳(8)为树脂材料制成，并且其底面积与陶瓷基板(1)的表面积相吻合。技术总结本实用新型公开了一种硅MEMS高压压力传感器封装，包括陶瓷基板、玻璃层、高压MEMS芯片、一号金属垫、引线、二号金属垫、包封软胶和塑封外壳，所述陶瓷基板上设置有玻璃层，所述玻璃层上连接有高压MEMS芯片，所述高压MEMS芯片上设置有一号金属垫，所述一号金属垫上连接有引线，所述引线上连接有二号金属垫，所述二号金属垫设置在陶瓷基板上，所述高压MEMS芯片上设置有包封软胶。本实用新型通过采用玻璃烧结方案替代环氧树脂胶粘接方案，进行硅MEMS芯片与陶瓷基板之间的机械连接，一方面，玻璃的耐压能力较强，可以显著提升压力传感器的使用压力，另一方面，选择的玻璃材料，其热膨胀系数与硅、陶瓷相匹配，不会造成很高的封装应力。不会造成很高的封装应力。不会造成很高的封装应力。技术研发人员：毕勤 刘晓宇受保护的技术使用者：无锡胜脉电子有限公司技术研发日：2022.08.04技术公布日：2022/12/9